開關模式電源（ SMPS ）是任何電子設計中不可或缺的一部分。它用于將市電高壓交流電轉換為低壓直流電，它首先將市電交流電轉換為高壓直流電，然后切換高壓直流電以產生所需的電壓。我們之前已經制作了一些SMPS 電路，例如這個5V 2A SMPS 電路和12V 1A TNY268 SMPS 電路。我們甚至構建了自己的 SMPS 變壓器，可以與驅動器 IC 一起用于我們的 SMPS 設計。

　　您可能沒有注意到，但大多數家用產品（如移動充電器、筆記本電腦充電器、Wi-Fi 路由器）都需要開關模式電源才能運行，其中大多數是 5V 電源。因此，考慮到這一點，在本文中，我們將向您展示如何通過從舊的一次性 PC ATX 電源中回收零件 來構建 5V、1A SMPS 電路。

　　5V 1A 電源的設計考慮

　　在我們繼續之前，讓我們先弄清楚一些基本的設計考慮和保護功能。

　　為什么要從計算機電源構建 SMPS 電路？

　　對我來說它很便宜，那么便宜又是一個非常昂貴的詞，它實際上是免費的。你可能會問怎么會這樣？只需與您當地的 PC 服務商店交談，他們會免費提供給您，至少對我來說是這樣。另外，問問你的朋友，他們周圍是否有那些壞掉的。

　　為電路制造/采購變壓器是任何SMPS 設計中最關鍵的部分，但這種方法通過搶救變壓器完全避免了這一步，如果你像我這樣的電子迷，它也帶來了很好的學習體驗。我的ATX電源在打撈所需零件后如下圖所示。

　　通過這種設計，您可以添加一個電位器并稍微改變輸出電壓。這在某些情況下可能會派上用場，并且該電路最有趣的是它是由非常通用的零件制成的，因此如果發生故障，查找和更換它們是一項非常容易的任務。

　　SMPS 電路在不同條件下的功能不同，如果您正在構建此電路，了解實際輸入輸出特性可以幫助您在發現任何問題時調試電路。

　　輸入電壓：

　　由于標準 PC PSU 的輸入電壓為 220V，因此我們的備用電路也在該電壓下工作。但是使用我當前的表格設置，我也會嘗試使用 85V 輸入電壓來操作電路。

　　輸出電壓：

　　該電路的輸出電壓為5V，額定電流為1A，這意味著該電路可以處理5W的功率。該電路在恒壓模式下工作，因此無論負載電流如何，輸出電壓都應保持幾乎相同。

　　輸出紋波：

　　該電路中的變壓器由專業制造商制造，因此我們可以期待低紋波。由于它是在虛線板上構建的，我們可以期待比平時更多的漣漪。

　　保護功能：

　　一般來說，SMPS 設計有許多保護電路，但我們的電路是由舊的 PC PSU 制成的，因此我們可以根據最終應用的要求添加或減少保護功能。

　　我將使用這個電路為我的物聯網項目供電。所以我決定采用最小保護功能，即輸入端的熔斷電阻和輸出部分的過壓保護電路。

　　因此，總而言之，我們電源的交流電源電壓為 220V AC，輸出電壓為 5V DC，最大輸出電流為 1A。我們將嘗試使輸出紋波電壓盡可能低，并且我們有一個帶有輸出過壓保護電路的輸入熔斷電阻。

　　5V 1A SMPS 電路所需的組件

　　5V 1A SMPS電路圖

　　下圖顯示了我們將在本教程中構建的 5V 1A SMPS 電源的原理圖。

　　我在面包板上搭建了電路，完成后看起來像這樣。

　　讓我們通過將電路分解為許多功能塊來了解電路，然后了解每個塊。

　　熔斷電阻器：

　　首先，我們有R1，它有兩個用途。首先，它充當熔斷電阻器。其次，它起到限流電阻的作用。

　　橋式整流器和濾波器：

　　接下來，我們有1N4007二極管，D2，D3，D4，D5，其中四個組成橋式整流器，還有一個10uF的濾波電容將交流轉換為直流。

　　請注意，我已卸下PI 濾波器，因為除了給電池充電外，我不會使用此電源，如果您打算以其他方式使用，則必須使用 EMI 濾波器，您可以隨時將其拔出電源。如果您不確定什么是 PI 過濾器或它是如何工作的，您可以查看鏈接的文章。您還可以查看其他設計以降低我們之前討論過的 SMPS 電路中的 EMI 。

　　啟動電阻：

　　R3和R4組成啟動電阻，通電時，啟動電阻負責為初級開關晶體管的基極供電，我將在本文后面詳細討論電阻。

　　集電極限壓鉗：

　　為了限制初級開關晶體管 Q1的集電極電壓， C3、R2 和 D6形成鉗位電路，這是使用緩沖網絡降低關斷時的峰值電壓并抑制振鈴的一個很好的例子。在大多數情況下，可以使用一種非常簡單的設計技術來確定緩沖元件（Rs 和 Cs）的合適值。在需要更優化設計的情況下，使用稍微復雜一些的程序。

　　初級和輔助開關晶體管：

　　晶體管Q1、C5353為主開關管，T1為電路中的輔助開關管。C4和R5構成產生主開關信號的主振蕩器。

　　反饋和控制電路：

　　PC817 光耦合器 OK1與電壓參考 VR1和二極管4148一起形成反饋和控制電路，此部分中的其他電阻器僅用作分壓器、限流電阻器和濾波電容器。除此之外，我還添加了電位器 R11 以根據要求調整電壓。

　　變壓器、輸出整流器和濾波器：

　　變壓器 T1 由鐵磁材料制成，不僅將高壓交流電轉換為低壓交流電，還提供電流隔離。變壓器T1有4個繞組，1、2、3腳為次級繞組，4、5腳為輔助繞組，6、7腳為初級繞組。

　　二極管 D1 和 D9 是電路的整流二極管。電容 C8 負責對 12V 進行濾波，電容 C6 和 C7 與 L2 一起構成輸出部分的 PI 濾波器。

　　過壓保護電路：

　　可以添加一個額外的過壓保護電路來保護您的應用設備免受損壞，這是一個非常簡單的電路，由保險絲和齊納二極管組成，如上圖所示。如果發生過壓情況，齊納二極管會爆炸，因此用它炸斷快速熔斷器。

　　5V-1A SMPS 電路工作

　　現在，已經清除了，讓我們了解電路是如何工作的，當電路通電時，市電交流電通過整流二極管和電容器進行整流和濾波。之后，兩個啟動電阻 R3、R4 將電流限制到晶體管的基極，這就是初級晶體管略微導通的原因，現在有一點電流流過變壓器的初級繞組，即晶體管的引腳 6 和 7 。

　　這少量電流為輔助繞組通電，該輔助繞組開始通過 220 歐姆電阻器 R5 為 103pF 電容器 C4 充電。輔助側的電壓再次通過 1N4148 整流二極管連接到光耦的集電極，該電壓從光耦的發射極出來，并通過分壓器進行分壓。現在C5 222PF電容開始充電 當這個電容充電到一定水平時，輔助晶體管T1導通，主晶體管關斷，電容C5放電

　　并且循環再次開始重復，從而產生開關信號。一旦開關過程開始，電壓從次級感應到變壓器次級，借助 VR1 的 Tl431 參考電壓，形成一個反饋電路，通過調整參考電壓，我們可以設置開啟和關閉時間輔助晶體管，因此我們可以控制輸出電壓。

　　構建 SMPS 電路

　　在此演示中，電路在原理圖的幫助下構建在一個虛板上；請注意，我正在我的工作臺上測試電路以進行演示，因此我沒有包含許多保護功能，例如過壓保護和短路保護。如果你用它來給別的東西供電，建議把那些保護和濾波電路打開。

　　上述測試設置用于測試電路，使用電位器將電源的輸出電壓調整為 5.1V，它是 1A 電源，因此它可以在峰值條件下拉 1A 電流。

　　正如您在上圖中看到的，為了測試負載，我使用了一些電阻器作為負載，在 5V 時從我們的 SMPS 電路消耗了大約 1.157A。完整的測試視頻可以在本文底部找到。

　　5V-1A SMPS 電路設計改進

　　在這個電路中有很多可以改進的地方，比如可以在輸入端添加一個 EMI 濾波器來改善這個電路的 EMI 響應。然后可以添加輸出過流和短路保護以提高電路的整體性能。此外，可以添加輸入過壓和浪涌保護以保護其免受輸入浪涌的影響。最后，如果電路是在 PCB 板上構建的，則 EMI 響應可以大大改善。